РАЗДЕЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ
И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
В настоящей главе приведены характеристики материалов, принятых для исследований, а также методы исследований физико-механических и физико-химических свойств акриловых полимеррастворов.
2.1. Характеристика применяемых материалов
2.1.1. Полимерное связующее
В качестве связующего полимерраствора выбрана акриловая полимер - мономерная пластмасса (акриловая композиция) холодного отверждения АСТ-Т (ТУ 64-2-226-95) [102] высшего сорта.
Композиция состоит из двух компонентов: полимера в порошке (суспензионный полиметилметакрилат, содержащий в качестве инициатора 1,0 % бензоила) и жидкого мономера (метиловый эфир метакриловой кислоты), в котором растворено 3 % диметиланилина.
Композиция характеризуется высокой технологичностью и малой трудоемкостью приготовления, быстрым отверждением при нормальной температуре без приложения дополнительного давления и подогрева, невысокой и регулируемой вязкостью, удовлетворительными физико-механическими свойствами отвержденного продукта (табл. 2.1).
В работах [17, 33] доказано, что акриловая композиция обладает хорошими прочностными и технологическими свойствами. Срок хранения компонентов: жидкого - 1 год, порошка - не ограничен.
Таблица 2.1
Физико-механические свойства компаунда
АСТ-Т (согласно ТУ 64-2-226-95)
СвойстваНормируемый показатель для сортавысшегопервогоВодопоглощение за 24 часа, %, не более0,30,5Предел прочности при изгибе, МПа не менее65,065,0Предел прочности при сжатии, МПа не менее65,063,0Твердость по Бринеллю, кгс/мм2, не менее5,03,0Теплостойкость по Мартенсу, 0С, не менее5045Удельная ударная вязкость, Дж/м25,03,5
2.1.2. Минеральные наполнители
В качестве наполнителя акрилового компаунда в исследованиях применялся речной и молотый песок.
Наполнителем для устройства монолитных покрытий пола в акриловых полимеррастворах целесообразно использовать природный кварцевый песок фракций 2,5...1,25; 1,25...0,63; 0,63...0,315; 0,315...0,16 мм [22]. Влажность песка не должна превышать 1%. Перед использованием песок тщательно промывается, просушивается, просеивается.
2.1.3. Пигменты
Для придания цвета покрытию пола в акриловый компаунд добавляют пигменты - мелкодисперсные порошки, в количестве 2, 3, 5 % от суммарного объема полимера и наполнителя. Использовались следующие пигменты: хромат-гидрооксид цинка (ZnCrO4 - 4Zn(OH)2) - желтый; литопон (30 % ZnS+BaSO4 ) - белый; диоксид титана( TiO2) - белый; крон свинцовый (PbCrO4 PbO) - оранжевый; пигмент алый; красный железоокисной (Fe2O3 95 % K-2 ); желтый железоокисной (FeO(OH)); перекись марганца (MrO2) и сажа - черный. Применяемые пигменты должны быть сухими, тщательно измельченными, однородного состава, стойкими к действию света, щелочей и кислот.
2.2. Методы определения физико-механических свойств акриловых
полимеррастворов
Изучением физико-механических свойств акрилового полимерраствора занимались Шутенко Л.Н., Золотов М.С., Золотов С.М., Безлюбченко Е.С., Пустовойтова О.М., Гарбуз А.О. [9, 34, 36, 79, 113].
Но влияния пустотности наполнителя и средней крупности зерен на адгезионную и когезионную прочность не рассматривались.
2.2.1. Подбор состава наполнителя с наименьшей
пустотностью
Для каждого состава песчаного наполнителя был установлен расход полимерного связующего, определение которого осуществлялось по вязкости изготавливаемых полимеррастворов.
Подбор состава наполнителя с наименьшей пустотностью производился с учетом методик, описанных в ГОСТ 8735-88 "Песок для строительных работ. Методы испытаний" [22].
Насыпную плотность наполнителя определяли с помощью стандартной воронки и вычисляли по формуле:
; (2.1)
где - масса пустого сосуда, г;
- масса сосуда с материалом, г;
- объем сосуда, см3.
Истинную плотность исследуемого материала определяли с помощью прибора ЛИ Шателье и вычисляли по формуле:
, (2.2)
где - первоначальная масса наполнителя, г;
- масса остатка наполнителя, г;
- объем всыпанного наполнителя, см3.
Пустотность наполнителя определяли по формуле:
, (2.3)
где - истинная плотность, г/см3;
- насыпная плотность, г/см3.
Испытания проводились при нормальной температуре, влажность песка не превышала 1 %.
2.2.2. Определение когезионной прочности
Когезионную прочность акрилового полимерраствора определяли испытанием образцов кратковременным статическим нагружением на сжатие и изгиб - согласно ГОСТ 4651-82 "Пластмассы. Метод испытания на осевое сжатие".
Количество образцов в каждой серии определялось исходя из теории планирования экспериментов [23] по формуле:
, (2.4)
где - вариационный коэффициент (согласно проведенным ранее экспериментам [79] вариационный коэффициент не превышает 7,69);
б)
Рис. 2.1. Схема испытаний образцов акрилового полимерраствора на
сжатие (а), изгиб (б)
р - показатель точности эксперимента (обычно в экспериментах, подобных описываемому, р не превышает 5%);
t - показатель достоверности, t = 2,26 при показателе точности 5%.
В этом случае необходимое число образцов в каждой серии
образцов.
Для испытания на осевое сжатие использовали образцы - кубики с размером ребра 40 мм. На статический изгиб использовали образцы - балочки с расчетным пролетом 65 мм и поперечным сечением 10х15 мм (рис. 2.1 а, б).
Прочность на изгиб образцов - балочек определяли на прессе FP 100/1 со шкалой силоизмерителя 100 кН и ценой деления шкалы 50 Н с применением специальных приспособлений для захвата.
Нагружения производили непрерывно вплоть до разрушения образцов с регистрацией максимума нагрузки и оценкой характера разрушения.
2.2.3. Определение адгезионной прочности
Адгезионную прочность определяли двумя способами: испытанием соединения бетонных образцов на срез, согласно рекомендациям [97] и методом отрыва металли